JP6173552B1 - Electron spectrometer - Google Patents

Electron spectrometer Download PDF

Info

Publication number
JP6173552B1
JP6173552B1 JP2016235046A JP2016235046A JP6173552B1 JP 6173552 B1 JP6173552 B1 JP 6173552B1 JP 2016235046 A JP2016235046 A JP 2016235046A JP 2016235046 A JP2016235046 A JP 2016235046A JP 6173552 B1 JP6173552 B1 JP 6173552B1
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
lens
particle
measurement region
particle beam
charged
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2016235046A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2017212193A (en
Inventor
ペーター・バルツァー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mb Scientific AB
Original Assignee
Mb Scientific AB
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from SE1650967A external-priority patent/SE539849C2/en
Application filed by Mb Scientific AB filed Critical Mb Scientific AB
Application granted granted Critical
Publication of JP6173552B1 publication Critical patent/JP6173552B1/en
Publication of JP2017212193A publication Critical patent/JP2017212193A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

【課題】試料マニピュレーションの無い荷電粒子分光器に於いて、歪みの無い観察画像を実現する技術を提供する。【解決手段】サンプル10から放出された荷電粒子を、測定領域へ輸送するための光学軸13を有するレンズシステム12と、光学軸13に垂直な方向に荷電粒子を偏向するデフレクタ14a、14bと、荷電粒子の位置を検出する検出器構成とを備え、レンズシステム12の一部を、荷電粒子ビームの偏向と同期して所定方向に変位させる。【選択図】図2Provided is a technique for realizing an observation image without distortion in a charged particle spectrometer without sample manipulation. A lens system having an optical axis for transporting charged particles emitted from a sample to a measurement region; deflectors for deflecting the charged particles in a direction perpendicular to the optical axis; And a detector configuration for detecting the position of the charged particles, and a part of the lens system 12 is displaced in a predetermined direction in synchronization with the deflection of the charged particle beam. [Selection] Figure 2

Description

本発明は、一般に電子分光器に関し、特に角度モードで動作させるための新規の手段および方法に関する。   The present invention relates generally to electron spectrometers, and more particularly to novel means and methods for operating in angular mode.

発明の背景
半球分析デバイス型の光電子分光器では、中心となる部品は、電子のエネルギが、分析される測定領域である。測定領域は、ベースプレート上に取り付けられ、静電界がそれらの間に印加される2つの同心状半球によって形成される。電子は、入口を通って測定領域に入り、ベースプレートに垂直に近い方向で半球間の領域に入る電子は、静電界によって偏向され、偏向場によって規定されるある範囲の運動エネルギを有する電子は、半円を通って進んだ後に検出器構成に到達するだろう。典型的な測器では、電子は、それらの発生源(典型的に光子、電子または他の粒子を用いた励起後に電子を放出するサンプル)から、半球の入口へと、共通の実質的に真直の光学軸を有する複数のレンズを備える静電レンズシステムによって輸送される。
BACKGROUND OF THE INVENTION In a hemispherical analysis device type photoelectron spectrometer, the central component is a measurement region in which the energy of electrons is analyzed. The measurement region is formed by two concentric hemispheres mounted on the base plate and having an electrostatic field applied between them. Electrons enter the measurement region through the entrance, electrons that enter the region between the hemispheres in a direction nearly perpendicular to the base plate are deflected by the electrostatic field, and electrons with a range of kinetic energy defined by the deflection field are After going through the semicircle, the detector configuration will be reached. In a typical instrument, electrons are common and substantially straight from their source (typically a sample that emits electrons after excitation with photons, electrons, or other particles) to the entrance of the hemisphere. Are transported by an electrostatic lens system comprising a plurality of lenses having a plurality of optical axes.

レンズシステムおよび検出器構成は、レンズ軸に垂直かつ限定された角度範囲内の限定されたエリア内に放出される電子のみを受け入れるだろう。さらに、発生源は、(感度および解像度の面で)最良の特性を達成するために、z方向に狭い範囲内に位置付けられなければならない。これは、全ての座標方向への移動と回転の両方、すなわち6自由度を可能とするマニピュレータ上に、サンプルを取り付けることを要する。   The lens system and detector configuration will only accept electrons emitted in a limited area perpendicular to the lens axis and within a limited angular range. Furthermore, the source must be positioned within a narrow range in the z direction to achieve the best properties (in terms of sensitivity and resolution). This requires mounting the sample on a manipulator that allows both movement and rotation in all coordinate directions, ie 6 degrees of freedom.

たとえば角度分解光電子分光(ARPES)の多くの用途では、完全な測定は、十分に整列されたサンプルからの30度の全円錐開口部を有する立体角の完全な検出を要する。サンプルおよび励起エネルギ/運動エネルギに応じて、必須角度範囲は変化してもよい。角度解像度要件もまた用途によって異なるが、典型的には1度から0.1度までの範囲である。エネルギ解像度では所望の広がりは、用途に応じて0.5eVから0.5meVまでである。高解像度測定を実現するために、分析器構成は、十分な角度およびエネルギ解像度を有さなければならないが、半球状分析器構成がレンズ軸に垂直な限定された角度範囲内に放出される電子のみを受け入れるので、サンプルマニピュレータは、非常に高精度の移動および再現性を有さなければならない。マニピュレータは、完全な30度の立体角データセットを構築するために、サンプルを正確に回転させ、傾けることを必要とされる。   For example, in many applications of angle-resolved photoelectron spectroscopy (ARPES), a complete measurement requires complete detection of a solid angle with a 30 degree full cone opening from a well-aligned sample. Depending on the sample and the excitation / kinetic energy, the required angular range may vary. Angular resolution requirements also vary from application to application, but typically range from 1 to 0.1 degrees. The desired spread at energy resolution is from 0.5 eV to 0.5 meV depending on the application. To achieve high resolution measurements, the analyzer configuration must have sufficient angle and energy resolution, but the hemispherical analyzer configuration emits electrons within a limited angular range perpendicular to the lens axis. The sample manipulator must have very high precision movement and reproducibility. The manipulator is required to accurately rotate and tilt the sample in order to build a complete 30 degree solid angle data set.

しかし、近年では照明システムがはるかに高いレベルの空間解像度に達しており、これは非常に微細な微結晶が観察できることを意味する。これによって、マニピュレーション、すなわちサンプルの回転は、非常に困難になる。   However, in recent years lighting systems have reached much higher levels of spatial resolution, which means that very fine crystallites can be observed. This makes manipulation, that is, sample rotation, very difficult.

サンプルマニピュレーションを除去する1つの方法は、レンズの光学軸と整列する測定領域への入口に電子ビームを運ぶために、第1のデフレクタの近くに、レンズ内において第2のデフレクタを、設けることである。   One way to remove sample manipulation is to provide a second deflector in the lens near the first deflector to carry the electron beam to the entrance to the measurement area aligned with the optical axis of the lens. is there.

そのようなレンズ内のデフレクタを設けられた分光器は、VG Scienta ABによって販売されている。   A spectroscope provided with a deflector in such a lens is sold by VG Scienta AB.

このシステムがサンプルマニピュレーションの必要性を除去するという事実にも関わらず、それでもなお記録された画像にはいくらかの歪みがある。   Despite the fact that this system eliminates the need for sample manipulation, there is still some distortion in the recorded image.

発明の概要
記録された画像の品質を向上させるために、本発明者は、サンプルマニピュレーションに対する必要性をまた除去し、加えてより少ない歪みを提供する新規デバイスを考案した。
SUMMARY OF THE INVENTION In order to improve the quality of recorded images, the inventors have devised a new device that also eliminates the need for sample manipulation and in addition provides less distortion.

これによって粒子放出サンプルを分析するための半球分析デバイス型の荷電粒子分光器が提供される。分光器は、上記粒子が測定領域に入ることを可能とする入口を有する測定領域と、上記荷電粒子の粒子ビームを形成し、粒子を上記粒子放出サンプルと測定領域の上記入口との間で輸送するレンズシステムとを備え、上記レンズシステムは、実質的に真直の光学軸を有し、上記分析器は、粒子ビームが測定領域に入る前に、レンズシステムの光学軸に垂直な少なくとも1つの座標方向(x、y)に粒子ビームを偏向するように構成されるデフレクタを備えるレンズ内のデフレクタ構成と、測定領域内の荷電粒子の位置を検出するための検出器構成とを備え、検出器構成は、二次元での荷電粒子の位置を決定するように構成され、その1つは、粒子のエネルギの指標となり、その1つは、粒子の開始方向または開始位置の指標となる。発明の思想は、少なくともレンズの一部を、サンプルスポットと分析器入口との間の軸に対して少なくとも第1の座標方向に変位させ(すなわち、ある位置からわずかに異なる位置へと漸増的に動かし)、そしてレンズシステム内で粒子ビームを1度偏向させることである。変位は、粒子ビームの偏向に同期して行われ、これにより上記荷電粒子の軌跡が測定領域に入るだろう。粒子ビームは、このためレンズの「軸外」に入り、ビームが異なる点でフォーカスされることを引き起こすだろう。   This provides a hemispherical analytical device type charged particle spectrometer for analyzing particle emission samples. A spectrometer forms a particle beam of the charged particles and an inlet that allows the particles to enter the measurement area and transports the particles between the particle emission sample and the inlet of the measurement area The lens system has a substantially straight optical axis, and the analyzer has at least one coordinate perpendicular to the optical axis of the lens system before the particle beam enters the measurement region. A detector configuration comprising a deflector configuration in a lens comprising a deflector configured to deflect a particle beam in a direction (x, y) and a detector configuration for detecting the position of charged particles in a measurement region Are configured to determine the position of charged particles in two dimensions, one of which is an indicator of the energy of the particle and one of which is an indicator of the starting direction or starting position of the particle. The inventive idea is that at least a part of the lens is displaced in at least a first coordinate direction with respect to the axis between the sample spot and the analyzer inlet (i.e. incrementally from one position to a slightly different position). Moving) and deflecting the particle beam once in the lens system. The displacement is performed in synchronism with the deflection of the particle beam, so that the trajectory of the charged particles will enter the measurement region. The particle beam will therefore enter the lens “off-axis” and cause the beam to be focused at a different point.

レンズまたはレンズ軸の「公称位置」という用語は、検討されるべきサンプルスポットから水平線に沿って走行する粒子ビームがレンズ軸へと続き、レンズ軸と一致する点で入口スリット上にフォーカスされるという状況を意味するように解釈されるべきである。   The term “nominal position” of the lens or lens axis means that the particle beam traveling along the horizon from the sample spot to be considered continues to the lens axis and is focused on the entrance slit at a point coincident with the lens axis. Should be interpreted to mean a situation.

特に、レンズの公称位置において測定領域の前で入口スリットよりも上でフォーカスされるだろう、水平から外れる開始方向を有するビームは、変位が適切な方法で行われると、スリットよりも下の点でフォーカスされるようにできるということに留意すべきである。   In particular, a beam with a starting direction that deviates from the horizontal, which will be focused above the entrance slit in front of the measurement area at the nominal position of the lens, will have a point below the slit when displaced in an appropriate manner. It should be noted that it can be focused on.

したがって、ビームを水平、すなわち公称光軸と整列して、または少なくとも平行に戻すために、レンズ内に1つの偏向ステージを設ければ十分である。   It is therefore sufficient to provide one deflection stage in the lens in order to bring the beam horizontal, ie aligned with the nominal optical axis or at least parallel.

この効果を達成するためのいくつかの可能な方法には、たとえば、レンズを傾動させること、レンズをその長さに沿うある点で屈曲させること、またはレンズ全体を対象とする座標方向に曲げることなどがある。   Some possible ways to achieve this effect include, for example, tilting the lens, bending the lens at some point along its length, or bending the entire lens in a coordinate direction of interest. and so on.

1つの実施形態では、レンズがピボットポイントの周りで上記座標方向(x、y)に傾けられることができるように、レンズは、測定領域の入口に隣接するレンズの端部で多方向のピボットポイントにおいて吊るされる。   In one embodiment, the lens is multi-directional pivot point at the end of the lens adjacent to the entrance of the measurement area so that the lens can be tilted about the pivot point in the coordinate direction (x, y). Is hung.

レンズを上記座標方向に粒子ビームの偏向に同期して傾けるように構成される少なくとも第1の傾動機構がまた設けられる。   At least a first tilting mechanism configured to tilt the lens in the coordinate direction in synchronism with the deflection of the particle beam is also provided.

分光器の1つの実施形態では、レンズを傾動するための機構は、モータと、モータに接続されたアクチュエータロッドと、レンズを傾動機構に接して保持するために配置されるばね負荷式デバイスとを備える。   In one embodiment of the spectrometer, the mechanism for tilting the lens comprises a motor, an actuator rod connected to the motor, and a spring loaded device arranged to hold the lens against the tilt mechanism. Prepare.

好ましくは、分光器は、第1の傾動機構に対して直角に配置され、レンズを第2の座標方向(x、y)に粒子ビームの偏向に同期して傾けるように構成されるさらなる傾動機構を備え、ばね負荷式デバイスは、第1および第2の傾動機構に対称的に対向して約135°の角度距離で配置される。   Preferably, the spectroscope is arranged at right angles to the first tilting mechanism and is configured to tilt the lens in the second coordinate direction (x, y) in synchronism with the deflection of the particle beam. And the spring loaded device is disposed at an angular distance of about 135 ° symmetrically opposite the first and second tilting mechanisms.

別の実施形態ではレンズ全体は、それが所望の座標方向に動かされることを可能とする機構内で吊るされる。   In another embodiment, the entire lens is suspended in a mechanism that allows it to be moved in the desired coordinate direction.

さらに別の実施形態では、レンズは、複数のレンズ素子、少なくとも2つのレンズ素子に細分化されるが、これらは、素子が接合される位置でレンズが屈曲されることができるように接続される。   In yet another embodiment, the lens is subdivided into a plurality of lens elements, at least two lens elements, which are connected so that the lens can be bent at the location where the elements are joined. .

上記の実施形態の全ては、粒子ビームが1つの単一のデフレクタユニットを使用することによって再整列されることを可能とするという同じ結果を達成する。   All of the above embodiments achieve the same result that allows the particle beam to be realigned by using one single deflector unit.

第2の態様では、本発明は、粒子放出サンプルから放出される荷電粒子に関する少なくとも1つのパラメータを決定するための方法を提供し、方法は、実質的に真直の光学軸を有するレンズシステムを用いて上記荷電粒子の粒子ビームを形成し、粒子を測定領域の上記粒子放出サンプルおよび入口の間で輸送するステップとを備え、上記座標方向(x、y)にレンズが傾けられることができるように、上記レンズは、多方向のピボットポイントにおいて測定領域の入口に隣接するレンズの端部で吊るされ、方法はさらに、粒子ビームが測定領域へと入る前に、粒子ビームをレンズシステムの光学軸に垂直な少なくとも第1の座標方向(x、y)に偏向するステップと、上記測定領域内の上記荷電粒子の位置を検出するステップとを備え、位置は、上記少なくとも1つのパラメータの指標となり、荷電粒子の位置を検出するステップは、二次元での位置を検出することを伴い、その1つは、粒子のエネルギの指標となり、その1つは、粒子の開始方向または開始位置の指標となる。   In a second aspect, the present invention provides a method for determining at least one parameter relating to charged particles emitted from a particle emission sample, the method using a lens system having a substantially straight optical axis. Forming a particle beam of the charged particles and transporting the particles between the particle emission sample and the inlet of the measurement region so that the lens can be tilted in the coordinate direction (x, y) The lens is hung at the end of the lens adjacent to the entrance of the measurement area at a multi-directional pivot point, and the method further includes bringing the particle beam into the optical axis of the lens system before entering the measurement area. A step of deflecting in at least a first perpendicular coordinate direction (x, y), and a step of detecting the position of the charged particle in the measurement region, The step of detecting the position of the charged particle, which is an indicator of the at least one parameter, involves detecting the position in two dimensions, one of which is an indicator of the energy of the particle, one of which is the particle It becomes an index of the starting direction or starting position of.

1つの実施形態では、レンズは、上記座標方向に粒子ビームの偏向に同期して傾けられ、上記荷電粒子の軌跡は、測定領域に入るだろう。   In one embodiment, the lens is tilted in the coordinate direction in synchronism with the deflection of the particle beam, and the trajectory of the charged particles will enter the measurement region.

別の実施形態では、レンズ全体が動かされ、さらなる実施形態ではレンズは屈曲される。   In another embodiment, the entire lens is moved and in a further embodiment the lens is bent.

本発明のさらなる適用範囲は、例示のみのために与えられ、したがって本発明を限定するものとみなされるべきではない、以下に与えられる詳細な説明および添付図面から明らかになるだろう。   Further scope of applicability of the present invention will become apparent from the detailed description given below and the accompanying drawings, which are given by way of illustration only and therefore should not be considered as limiting the present invention.

角度モードでの動作における新規特徴を具現化する電子分光器の一部を概略的に図示する。1 schematically illustrates a portion of an electron spectrometer that embodies novel features in operation in angular mode. 新規特徴にしたがってレンズがわずかに傾けられた、図1に示されるものと同じ装置を示す。Fig. 2 shows the same device as shown in Fig. 1 with the lens tilted slightly according to the new feature. 多方向ヒンジを図示する。A multi-directional hinge is illustrated. 少なくとも1つの座標方向にレンズを傾動するためのマニピュレータシステムを概略的に図示する。1 schematically illustrates a manipulator system for tilting a lens in at least one coordinate direction. 制御システムを概略的に図示する。1 schematically illustrates a control system. デフレクタを有するレンズおよび有さないレンズにおける粒子ビーム間それぞれを、比較する図である。It is a figure which compares each between particle beams in a lens which has a deflector, and a lens which does not have. デフレクタを有する傾けられないレンズ、およびデフレクタを有する傾けられたレンズの粒子ビーム間それぞれを、比較する図である。It is a figure which compares between each of the particle beam of the non-inclined lens which has a deflector, and the inclined lens which has a deflector. プリズムを使用する光の2回偏向を図示する。Fig. 2 illustrates a double deflection of light using a prism. レンズの傾動およびプリズムを使用する単一の偏向を図示する。Figure 4 illustrates lens tilt and single deflection using a prism. レンズ全体を動かすための機構を図示する。Fig. 2 illustrates a mechanism for moving the entire lens. レンズの屈曲を図示する。The bending of the lens is illustrated. レンズを通って走行する真直のビームを概略的に図示する。1 schematically illustrates a straight beam traveling through a lens. ビームがサンプルからある角度で放出され、レンズを通って走行する状態を概略的に図示する。Fig. 4 schematically illustrates a state in which a beam is emitted from a sample at an angle and travels through a lens. サンプルからある角度で放出され、レンズを通って光学軸を跨いで走行するビームを概略的に図示する。1 schematically illustrates a beam emitted from a sample at an angle and traveling across the optical axis through a lens. 図14に示されるようなビームの偏向を概略的に図示する。Fig. 15 schematically illustrates beam deflection as shown in Fig. 14; 図13と同じ状況を概略的に図示する。Fig. 14 schematically illustrates the same situation as Fig. 13; 図16に示された位置からのレンズの傾動の効果を概略的に図示する。FIG. 17 schematically illustrates the effect of tilting the lens from the position shown in FIG. 図17に示された状況におけるビームの偏向を概略的に図示する。Fig. 18 schematically illustrates beam deflection in the situation shown in Fig. 17; 国際公開第2013/133739号に係る先行技術のシステムを概略的に図示する。1 schematically illustrates a prior art system according to WO 2013/133739. 国際公開第2013/133739号に係る先行技術のシステムを概略的に図示する。1 schematically illustrates a prior art system according to WO 2013/133739. 先行技術システムおよび本システムそれぞれによって得られた記録画像である。It is the recording image obtained by the prior art system and this system, respectively.

好ましい実施形態の詳細な説明
図1は、本発明を具現化する電子分光器の一部、特に、サンプル10、光学軸13を有する電子レンズ12、デフレクタ14a、14bの対、半球状分析器Mの測定領域への入口スリット16a(破線で示されるのみ)、梁20を介してレンズ12の本体に堅く取り付けられており、多方向のピボットポイントにおいてレンズ12を吊るすヒンジ機構18とを概略的に図示する。ヒンジ18は、半球状分析器Mのベースプレート22に取り付けられる。測定領域の内部に、第2のスリット16bがある。
DETAILED DESCRIPTION OF PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows a portion of an electron spectrometer embodying the invention, in particular a sample 10, an electron lens 12 with an optical axis 13, a pair of deflectors 14a, 14b, a hemispherical analyzer M. The entrance slit 16a to the measurement area (only indicated by the broken line), the hinge mechanism 18 that is rigidly attached to the body of the lens 12 via the beam 20 and suspends the lens 12 at multi-directional pivot points. Illustrated. The hinge 18 is attached to the base plate 22 of the hemispherical analyzer M. There is a second slit 16b inside the measurement region.

装置の新規性は、好ましい実施形態において、傾動機構24にある。この機構は、第1の実施形態においてモータ26、好ましくは電気モータ、好ましくはステッピングモータを備える。   The novelty of the device resides in the tilting mechanism 24 in the preferred embodiment. This mechanism comprises a motor 26 in the first embodiment, preferably an electric motor, preferably a stepping motor.

モータは、デフレクタ14a、14b上の電圧をもまた制御する制御ユニットCUによって制御され、制御は概略的に破線で示され、以下にさらに説明されるだろう。   The motor is controlled by a control unit CU that also controls the voltage on the deflectors 14a, 14b, the control being shown schematically in broken lines and will be described further below.

モータ26は、垂直方向に動くことができる押し部材27を作動させるように構成される。押し部材27は適切には、レンズ12がその上に載置される支持プレート28上に、その上端部が取り付けられたアクチュエータロッドである。   The motor 26 is configured to actuate a push member 27 that can move vertically. The push member 27 is suitably an actuator rod having an upper end attached to a support plate 28 on which the lens 12 is placed.

図2では、レンズ12は水平からわずかに傾けられ、すなわちレンズ12への入口領域は、小さな距離(最大約5mm)だけ水平から動かされている。これは、レンズの光学軸13’ がその公称位置13から逸していることに明らかに見られる。   In FIG. 2, the lens 12 is tilted slightly from the horizontal, ie the entrance area to the lens 12 is moved from the horizontal by a small distance (up to about 5 mm). This is clearly seen in the fact that the optical axis 13 'of the lens deviates from its nominal position 13.

ヒンジ機構18は、今度は図3を参照して簡単に説明されるだろう。そのようなヒンジ機構は、先行技術に係る大体の電子分光器に設けられ、調整目的で使用され、本発明の一部をなすものではない。   The hinge mechanism 18 will now be briefly described with reference to FIG. Such a hinge mechanism is provided in most electron spectrometers according to the prior art and is used for adjustment purposes and does not form part of the present invention.

ヒンジ機構は、レンズ本体12に堅く取り付けられる(たとえば溶接されるまたはボルト締めされる)梁部材20を備える。梁部材20は、レンズ本体の近位端部から突出する。梁20の突出部分の端部で、梁は、貫通穴31を有する。貫通穴は、丸で囲まれた拡大された部分を参照して、頂部において底部よりも広い直径を有し、すなわち穴の最低部に小さな段差32がある。寸法が一定の縮尺ではないことに注意すべきである。穴には、スリーブ部材34がある。このため、段差32に起因して、スリーブ34と貫通穴31の内周との間に小さな周方向のギャップGがあるだろう。スリーブ34の周囲には、ばね部材36、適切にはカップばねが設けられている。ボルトまたはスクリュー38は、ベースプレート22内に固定され、スクリューが締め付けられると、ばねは、電気的接触を確実にする強力な下向きの力を発揮するだろう。穴での梁20の底面は、わずかに凹状である(図示しない)。   The hinge mechanism includes a beam member 20 that is rigidly attached (eg, welded or bolted) to the lens body 12. The beam member 20 projects from the proximal end of the lens body. At the end of the protruding portion of the beam 20, the beam has a through hole 31. The through-hole refers to the enlarged portion surrounded by a circle and has a larger diameter at the top than at the bottom, ie, there is a small step 32 at the bottom of the hole. Note that the dimensions are not to scale. There is a sleeve member 34 in the hole. For this reason, due to the step 32, there will be a small circumferential gap G between the sleeve 34 and the inner periphery of the through hole 31. A spring member 36, suitably a cup spring, is provided around the sleeve 34. Bolts or screws 38 are secured within the base plate 22 and when the screws are tightened, the springs will exert a strong downward force to ensure electrical contact. The bottom surface of the beam 20 at the hole is slightly concave (not shown).

この構造は、全ての方向へのレンズ12のわずかな移動を可能にする。
図4aは、少なくとも1つの方向へのレンズの傾動を可能とするためのデバイスを示す。
This structure allows slight movement of the lens 12 in all directions.
FIG. 4a shows a device for enabling tilting of the lens in at least one direction.

レンズ12をX方向に動かすことができる1つの垂直に配向された機構24’とは別に、レンズ12をY方向に動かすための水平に配置される機構24’’をまた設けられることができる。ばねが装填された支持デバイス35がまた設けられる。それは、支持プレート36と、摺動可能であるように骨組み(図示しない)に取り付けられたガイドロッド37と、支持プレート36上に押す力を加えるばね38とを備える。このデバイス35は、レンズ12を傾動機構24’、24’’と接して保持する。   Apart from one vertically oriented mechanism 24 ′ that can move the lens 12 in the X direction, a horizontally arranged mechanism 24 ″ for moving the lens 12 in the Y direction can also be provided. A spring loaded support device 35 is also provided. It comprises a support plate 36, a guide rod 37 attached to a skeleton (not shown) so as to be slidable, and a spring 38 that applies a pushing force onto the support plate 36. This device 35 holds the lens 12 in contact with the tilting mechanisms 24 ′, 24 ″.

動作に際して、制御ユニット28は、エネルギを設定し、レンズ電圧を設定し、デフレクタ14a、14bへの電圧を設定することによってエネルギEおよび角度Θを規定するといった、いくつかの行為を行うだろう。モータは、規定された程度Tまでレンズが漸増して傾けられるように、エネルギを与えられ、これは、増分ごとにミリメートルの数分の1とされることができ、最大の傾きTは、数mm、すなわち図2に示されるように約最大±10mmであろう。 In operation, control unit 28 will perform several actions such as setting energy, setting lens voltage, and defining energy E and angle Θ x by setting voltage to deflectors 14a, 14b. . The motor is energized so that the lens is tilted incrementally to a specified degree T, which can be a fraction of a millimeter per increment, with the maximum tilt T being a few mm, i.e. about max. ± 10 mm as shown in FIG.

これらの行為が行われるときに、露光が行われ、エネルギEおよび角度Θの値の新たな組に対して、この操作が繰り返される。 When these actions are taken, an exposure is made and this operation is repeated for a new set of values of energy E and angle Θ x .

このため、検出器によって複数の露光が行われる段階的な手順によって、画像(2D)が構築される。   For this reason, the image (2D) is constructed by a stepwise procedure in which a plurality of exposures are performed by the detector.

デフレクタ電圧との関係においてモータ増分を設定するこの手順は、ビームの偏向と同期して動作される傾動機構(すなわちモータおよびアクチュエータロッド)とも称されるだろう。   This procedure of setting the motor increment in relation to the deflector voltage will also be referred to as a tilting mechanism (ie motor and actuator rod) that operates in synchronism with the deflection of the beam.

図4bでは、代替的な実施形態が図示される。それは、ボールジョイント29(球状ベアリング)、すなわち適切には金属であるが他の使用可能な材料であってもよく、レンズ本体に取り付けられるソケット取り付けられる(封入される)ボールを備える。示されるようなモータ26’によって作動される剛性ロッド27’を使用することは、この実施形態で移動を1つの座標方向(X方向)に制限する。   In FIG. 4b, an alternative embodiment is illustrated. It comprises a ball joint 29 (spherical bearing), i.e. suitably a metal but other usable material, comprising a socket mounted (encapsulated) ball that is attached to the lens body. Using a rigid rod 27 'actuated by a motor 26' as shown limits the movement to one coordinate direction (X direction) in this embodiment.

今度は同期動作の実際の制御が簡単に説明されるだろう。
図5は、制御を概略的に図示する。
This time, the actual control of the synchronous operation will be briefly explained.
FIG. 5 schematically illustrates the control.

制御ユニットCUは、概略的に破線で描かれた箱で示され、データを格納するためのメモリユニットと、レンズ電圧のためのおよびモータドライブのためのそれぞれのデジタルアナログ変換器DACとを備え、そして、メモリからデータを取り出すように構成されるプロセッサPを備え、上記データは、デフレクタに電圧を設定し、モータを傾動機構において電圧設定に同期して作動するためのアナログ信号に変換される。   The control unit CU is schematically indicated by a box drawn in broken lines and comprises a memory unit for storing data and respective digital-analog converters DAC for the lens voltage and for the motor drive, A processor P configured to retrieve data from the memory is provided, and the data is converted into an analog signal for setting a voltage in the deflector and operating the motor in synchronization with the voltage setting in the tilting mechanism.

このため、パラメータの設定は、テーブルDTab(8)から制御ユニットCUのメモリにデータを提供することによって行われる。対応するテーブルMTabは、モータの漸増動作ために提供される。複数のDAC(デジタルアナログコンバータ)が提供され、1つは、素子O4(8極構成)内の各デフレクタプレート1〜8用である。   For this reason, the parameter setting is performed by providing data from the table DTab (8) to the memory of the control unit CU. A corresponding table MTab is provided for the incremental operation of the motor. A plurality of DACs (digital analog converters) are provided, one for each deflector plate 1-8 in element O4 (8 pole configuration).

同様に、モータドライブ用のDACがある。
DTab(8)およびMTabテーブルは、それぞれ、スキャンされるべき電子のための開始角度Θ各々に対応する電圧値を含む。このため、テーブルは、上記開始角度Θの関数である値を含む。
Similarly, there is a DAC for motor drive.
The DTab (8) and MTab tables each contain a voltage value corresponding to each starting angle Θ x for the electrons to be scanned. Therefore, the table contains a value that is a function of the start angle theta x.

上記にすでに示されたように、完全なスキャンサイクルは、a)所与の開始角度Θに対する偏向のための電圧および、b)モータを作動させ、それに対応してロッド27(図1に示されるものと同じ素子)を移動させることによる、レンズの所望の移動に対応する電圧(設定値(V))を設定することと、c)a)およびb)を全ての角度Θ、たとえば−5°〜+5°に対して繰り返すこととを備える。 As already indicated above, a complete scan cycle consists of a) a voltage for deflection for a given starting angle Θ x and b) actuating the motor and correspondingly the rod 27 (shown in FIG. 1). Setting the voltage (setpoint (V)) corresponding to the desired movement of the lens by moving the same element) and c) a) and b) at all angles Θ x , eg − Repeating for 5 ° to + 5 °.

モータに結合されているのは、モータ軸の回転に応じて電圧(実際の値)を生むだろう、電位差計PMであり、実際の値=設定値であるときに、PIDは、モータを止め、露光が行われるだろう。   Coupled to the motor is a potentiometer PM that will produce a voltage (actual value) according to the rotation of the motor shaft, and when the actual value = set value, the PID stops the motor , Exposure will be done.

今度は、新規の傾動機構を組み込んでいるシステムの動作が説明されるだろう。
図6aは、放出サンプルスポットから放射される電子ビームと、ビームが簡略化されたレンズによってどのように影響されるかを概略的に示す。各ドットは、電子ビームが通過し屈折されるレンズ上の点、すなわちビームが方向を変化させるスポットを表す。この簡略化された図示では、右端部でスリット上へのフォーカスを有する単一のレンズ素子が示される。この簡略化された図に明らかに見られるように、真直の線状に走行する、すなわち0°の開始角度での電子は、スリット上でフォーカスされ、真直の線状に測定領域に入り、開始角度>0°(たとえば15°)を有する電子は、異なるスポットフォーカスされるだろう。
This time, the operation of the system incorporating the novel tilt mechanism will be described.
FIG. 6a schematically shows an electron beam emitted from an emitted sample spot and how the beam is affected by a simplified lens. Each dot represents a point on the lens through which the electron beam passes and is refracted, that is, a spot where the beam changes direction. In this simplified illustration, a single lens element is shown having focus on the slit at the right end. As can be clearly seen in this simplified diagram, electrons traveling in a straight line, that is, electrons at a starting angle of 0 °, are focused on the slit, enter the measurement region in a straight line and start Electrons having an angle> 0 ° (eg 15 °) will be spot-focused differently.

図6bでは、デフレクタが導入されている。見られるように、偏向の結果、電子は、水平から外れる方向をとり、スリットから外れる。   In FIG. 6b, a deflector is introduced. As can be seen, as a result of the deflection, the electrons take a direction away from the horizontal and out of the slit.

図6bと同様である図7aは、レンズが傾けられ(破線が傾けられない位置)、デフレクタが駆動される(電子ビームは、実線によって示される)図7bと比較されるべきである。   FIG. 7a, which is similar to FIG. 6b, should be compared to FIG. 7b where the lens is tilted (the position where the dashed line is not tilted) and the deflector is driven (the electron beam is shown by the solid line).

図7bの(実線の電子線の続きとしての)破線のビーム線は、デフレクタが駆動されない場合の電子ビームを示す。レンズの傾動は、偏向なしのフォーカスが、スリットよりも下の点でスリット部材に当たるように十分でなければならないということを認識することが重要である。デフレクタが駆動されたときに、それは新たに水平の経路に導かれ、これにより、ちょうどスリット上に当たり、測定領域に入る。   The dashed beam line (as a continuation of the solid electron beam) in FIG. 7b shows the electron beam when the deflector is not driven. It is important to recognize that the tilting of the lens must be sufficient so that the focus without deflection hits the slit member at a point below the slit. When the deflector is driven, it is led to a new horizontal path, so that it just hits the slit and enters the measurement area.

レンズの傾動は、妥協であるということを認識することが重要である。達成したいことは、レンズ全体を垂直に移動させることである。これは確かに可能であるが、レンズがかさばり(800mm長)真空チャンバ内に配置されるため、より複雑であろう。その代わりに、傾ける角度が無視できるほどとても小さく、全ての実際的な目的のために、レンズの垂直並進運動と同等であるので、非常にわずかなレンズの傾動は、同じ効果を達成する。サンプルを移動すること、すなわち、サンプル/レンズの相対的移動も同様に可能であるが、再び、サンプルは、非常にかさばる構造に取り付けられており、それを動かすことは複雑である。   It is important to recognize that tilting the lens is a compromise. What we want to achieve is to move the entire lens vertically. This is certainly possible, but would be more complicated because the lens is placed in a bulky (800 mm long) vacuum chamber. Instead, a very slight tilt of the lens achieves the same effect, since the tilt angle is so small that it can be ignored and is equivalent to the vertical translation of the lens for all practical purposes. Moving the sample, i.e. relative movement of the sample / lens, is possible as well, but again the sample is attached to a very bulky structure and moving it is complicated.

レンズ全体を動かすための機構は、図10に示され、以下にさらに説明される。
さらなる可能性は、レンズを屈曲させることであろう。実際には、レンズは複数のセグメントから構成され、2つのセグメント間の接合でわずかな屈曲を実際に引き起こすことが可能だろう。そのような屈曲は、全ての実用的目的に対して当然に、ここに開示された傾動と同等だろう。そのような屈曲は、図11に示され、以下にさらに説明される。
A mechanism for moving the entire lens is shown in FIG. 10 and is further described below.
A further possibility would be to bend the lens. In practice, the lens will consist of multiple segments, and it would be possible to actually cause a slight bend at the junction between the two segments. Such bending will, of course, be equivalent to the tilt disclosed herein for all practical purposes. Such bending is shown in FIG. 11 and is further described below.

このように、一般的な意味で、少なくともレンズの一部が所望の座標方向に変位される(または動かされる)ということができる。   Thus, in a general sense, it can be said that at least a part of the lens is displaced (or moved) in a desired coordinate direction.

図7bでは、同期した方法の傾動および偏向が、電子がスリットへと実質的に水平の軸に沿って入ることを引き起こすだろうということが明らかに見られる。傾動に起因する水平からのレンズの非常に小さな逸脱は無視できる。レンズは、800mm長のオーダであり、レンズ開口での最大偏向は、5mm、通常の場合、1〜2mmである。   In FIG. 7b it can clearly be seen that the tilting and deflection of the synchronized method will cause the electrons to enter the slit along a substantially horizontal axis. The very small deviation of the lens from the horizontal due to tilting is negligible. The lens is on the order of 800 mm long, and the maximum deflection at the lens aperture is 5 mm, usually 1-2 mm.

システムがどのように動作するかの光学系からの類推は、所与のスポットでスクリーン上で単一のレンズによってフォーカスされる像を想像することであり得る。レンズが1つの方向に動かされると、光は、レンズ中心外に入り、その結果、像もまたスクリーン上で移動するだろう。像を中心に戻すために、プリズムをレンズおよびスクリーンの間に置くことができる。プリズムは、光を平行に「偏向」し、これはまさにデフレクタが電子ビームに行うことである。   An analogy from how the system operates can be to imagine an image that is focused by a single lens on the screen at a given spot. If the lens is moved in one direction, the light will go out of the lens center and as a result the image will also move on the screen. A prism can be placed between the lens and the screen to bring the image back to the center. The prism “deflects” the light in parallel, which is exactly what the deflector does to the electron beam.

2つのプリズムP1、P2を使用して2つの偏向を使用する先行技術と同様の状況は、図8に示される。このように、光源LSからの光は、約15°の開始角度を有し、レンズLによってフォーカスされ、スリットSよりも下の点を指すように1回目P1の屈折がされ、スリットSに入るように2回目P2の偏向がされる。   A situation similar to the prior art using two deflections using two prisms P1, P2 is shown in FIG. Thus, the light from the light source LS has a start angle of about 15 °, is focused by the lens L, is refracted the first time P1 so as to indicate a point below the slit S, and enters the slit S. Thus, the second deflection P2 is performed.

図9では、本発明に類似する状況、すなわちレンズを動かし1度の偏向を行うことが示されている。   FIG. 9 shows a situation similar to the present invention, i.e., moving the lens to deflect once.

図9aは、光源LSから放出される光を示す。光は、レンズLによってフォーカスされ、プリズムP2によって屈折される。見られるように、光はスリットSをある角度で通過する。   FIG. 9a shows the light emitted from the light source LS. The light is focused by the lens L and refracted by the prism P2. As can be seen, the light passes through the slit S at an angle.

図9bは、矢印で示されるように、レンズLが下向きに小さな距離(たとえば2mm)だけ動かされた状況を示す。このように、今度は光学軸も変位させられるので、光は、異なってフォーカスされるだろう。したがってプリズムP2は、正しく位置決めされる場合、光が光学軸と平行に整列するように、それを屈折する(偏向する)だろう。   FIG. 9b shows the situation where the lens L has been moved downwards a small distance (eg 2 mm) as indicated by the arrows. In this way, the optical axis is now also displaced so that the light will be focused differently. Thus, when correctly positioned, prism P2 will refract (deflect) it so that the light is aligned parallel to the optical axis.

これは、図7bの状況と完全に類似する。
図10では、光学軸を変位させるための代替的な機構の1つ、特にレンズ全体を垂直に変位させるための機構が概略的に示される。
This is completely similar to the situation of FIG.
In FIG. 10, one alternative mechanism for displacing the optical axis is schematically shown, in particular a mechanism for vertically displacing the entire lens.

このように、示された実施形態ではレンズ12は、2つの支持構造、たとえば図1に示された実施形態と同様に、ロッド27によって、支持プレート28を介して吊るされる。当然に、この実施形態ではボールジョイント型サスペンション29が、等しく適用可能だろう。ロッドは、モータ26によって作動される。   Thus, in the illustrated embodiment, the lens 12 is suspended through the support plate 28 by the rod 27, similar to the embodiment illustrated in FIG. Of course, in this embodiment a ball joint type suspension 29 would be equally applicable. The rod is actuated by a motor 26.

図10aは、「公称位置」におけるレンズ12を示す。図10bでは、矢印Aによって示されるようにレンズ12が垂直方向に距離Dだけわずかに動かされるように、モータ26はロッド27を引っ込める。   FIG. 10 a shows the lens 12 in the “nominal position”. In FIG. 10 b, the motor 26 retracts the rod 27 so that the lens 12 is moved slightly by a distance D in the vertical direction as indicated by the arrow A.

図11は、レンズがレンズ12に沿うある点で、接合110を介して2つのセグメントに細分化される実施形態を概略的に図示する。レンズの端部は、回動可能に吊るされなければならない。このため、この実施形態は、セグメントが接合110で光学軸に対して動かされることを可能とする。図11aは「公称」位置であり、図11bは、曲げられた状況(わずかに誇張されている)を示し、すなわち接合110でレンズ12の部分が距離D’変位されている。   FIG. 11 schematically illustrates an embodiment in which the lens is subdivided into two segments via a joint 110 at some point along the lens 12. The end of the lens must be pivotably suspended. Thus, this embodiment allows the segment to be moved relative to the optical axis at the junction 110. FIG. 11 a is the “nominal” position, and FIG. 11 b shows a bent situation (slightly exaggerated), ie the part of the lens 12 is displaced by a distance D ′ at the joint 110.

この移動を可能とする機構は、図10に示されたものと同じまたは同様であることができるが、ボールジョイントは、この実施形態で好ましくあり得る。   The mechanism that allows this movement can be the same or similar to that shown in FIG. 10, but a ball joint may be preferred in this embodiment.

上述の本発明は、Scientaによる先行技術の解決策と比較してその機能に関してさらに説明されるであろう。新規の解決策は、レンズの固有の特性に基づくものであり、図12〜16に図示される。   The above described invention will be further described in terms of its function compared to prior art solutions by Scienta. The new solution is based on the inherent characteristics of the lens and is illustrated in FIGS.

図12は、角度「0」でサンプル([数1])から放出される電子ビームを示す。それは、真直にレンズを通ってその光学軸OAに沿って進み、スリットに入り、両方のスリットを通り、測定領域Mに進む。   FIG. 12 shows an electron beam emitted from a sample ([Equation 1]) at an angle “0”. It travels straight through the lens along its optical axis OA, enters the slit, passes through both slits, and proceeds to the measurement region M.

図13は、ある角度でサンプルから放出される電子ビームに起こることを示す。それはレンズを通るが、異なる場所を出て、スリットから外れる。レンズ内の軌道は、単にレンズの複雑さを説明するために、一見不規則な曲線で図示される。   FIG. 13 shows what happens to the electron beam emitted from the sample at an angle. It passes through the lens, but leaves a different location and comes off the slit. The trajectory in the lens is illustrated with a seemingly irregular curve, merely to explain the complexity of the lens.

図14では、サンプルはわずかにずらされた位置に動かされている([数2]で記号化される)。電子ビームは、再びスリットから外れるだろうが、サンプルが適切に動かされた場合、それは、それが光学軸を跨ぐ点においてレンズを出る。したがって、図15を参照して、スリットでのレンズの出口端部で提供される1つの単一のデフレクタは、ビームが光学軸に沿って測定領域へとスリットを通るように偏向するだろう。   In FIG. 14, the sample has been moved to a slightly offset position (symbolized by [Equation 2]). The electron beam will be off the slit again, but if the sample is moved properly, it exits the lens at the point where it straddles the optical axis. Thus, referring to FIG. 15, one single deflector provided at the exit end of the lens at the slit will deflect the beam through the slit along the optical axis into the measurement region.

今や、サンプルを動かすことは、レンズを動かすこと、または、図16および図17に示されるように、図16に示される水平の位置から図17に示される傾けられる位置へと小さな角度αだけレンズを傾動させることと同等である。傾動は、レンズ全体を動かすことよりかなり簡易であり、伴う角度がとても小さいので、レンズ全体が動かされた場合と結果は、事実上同じであろうし、本発明の効果を説明するために重要な意味を持たないであろう。   Now, moving the sample can move the lens or, as shown in FIGS. 16 and 17, the lens by a small angle α from the horizontal position shown in FIG. 16 to the tilted position shown in FIG. Is equivalent to tilting. Tilt is much simpler than moving the entire lens, and the resulting angle is so small that the result will be virtually the same as if the entire lens was moved, and is important to explain the effects of the present invention. It will have no meaning.

このように、レンズが適切に傾けられる場合、ビームはスリット近くでレンズを出て、当初の光学軸OA、すなわちスリットの対を走行する軸を跨ぐだろう。   Thus, if the lens is tilted properly, the beam will exit the lens near the slit and straddle the original optical axis OA, i.e., the axis running through the pair of slits.

(以前に図15に示されたように)単一のデフレクタが今提供される場合、図18を参照して、ビームは、当初の光学軸OAに沿って戻されることができ、スリットを通って測定領域Mへと走行するだろう。   If a single deflector is now provided (as previously shown in FIG. 15), referring to FIG. 18, the beam can be returned along the original optical axis OA and through the slit. Will travel to the measurement area M.

比較のために、Scientaがその国際出願第2013/133739号公報で行っていることが、図19および図20に図示される。   For comparison, FIG. 19 and FIG. 20 illustrate what Scienta does in its international application 2013/133739.

図19に示されるように、図12と同じ状況から始めて、Scientaは、図20を参照してビーム軌跡が最終的に光学軸に整列してスリットに到達するようにそれを変化させる、2つのデフレクタを設ける。   As shown in FIG. 19, starting with the same situation as FIG. 12, Sienta refers to FIG. 20 and changes two so that the beam trajectory eventually aligns with the optical axis and reaches the slit. Provide a deflector.

図21(a)および図21(b)は、先行技術システムおよび本システムによって得られた記録画像との比較を示す。図21(a)は、2つのデフレクタを有する先行技術システムによって得られた記録画像である。Scientaによる国際公開第2013/133739号に係る電子分光器と同様に、先行技術のシステムは、2つのデフレクタを含む。図21(b)は、角度補正レンズを有する本電子分光器によって得られた記録画像である。図21(b)に示された記録画像は、図21(a)に示される記録画像と比較して著しく歪みが少ない。   FIG. 21 (a) and FIG. 21 (b) show a comparison between the prior art system and recorded images obtained by this system. FIG. 21 (a) is a recorded image obtained by a prior art system having two deflectors. Similar to the electron spectrograph according to WO 2013/133739 by Scienta, the prior art system includes two deflectors. FIG. 21B is a recorded image obtained by the present electron spectrometer having an angle correction lens. The recorded image shown in FIG. 21B has significantly less distortion than the recorded image shown in FIG.

Claims (13)

粒子放出サンプル(10)を分析するための半球分析デバイス型の荷電粒子分光器であって、前記分光器は、
前記粒子が測定領域(M)に入ることを可能にする入口を有する測定領域(M)と、
前記荷電粒子の粒子ビームを形成し、前記粒子を前記粒子放出サンプルと前記測定領域の前記入口との間で輸送するレンズシステム(12)とを備え、前記レンズシステムは、実質的に真直の光学軸(13)を有し、前記分光器はさらに、
前記粒子ビームが前記測定領域(M)へと入る前に、前記粒子ビームを前記レンズシステムの前記光学軸(13)に垂直な少なくとも1つの座標方向(x、y)に偏向するように構成される、前記レンズ内のデフレクタ構成(14a、14b)と、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するための検出器構成(9)とを備え、
前記検出器構成(9)は、二次元での前記荷電粒子の位置を決定するように構成され、その1つは、前記粒子のエネルギの指標となり、その1つは、前記粒子の開始方向または開始位置の指標となり、
少なくとも第1の機構(26;26’;26’’)は、少なくとも前記レンズ(12)の一部を、サンプルスポットと分析器の前記入口との間の軸に対して少なくとも第1の座標方向に前記粒子ビームの偏向と同期して変位させるように構成され、
前記レンズは、前記測定領域の前記入口に隣接する前記レンズの端部で多方向のピボットポイントにおいて吊るされ、これにより、前記レンズは、前記ピボットポイントの周りで前記座標方向(x、y)に傾けられることができ、
少なくとも前記レンズシステム(12)の入口領域を動かすための前記機構は、傾動機構である、分光器。
A hemispherical analytical device type charged particle spectrometer for analyzing a particle emission sample (10), the spectrometer comprising:
A measurement region (M) having an inlet that allows the particles to enter the measurement region (M);
A lens system (12) that forms a particle beam of the charged particles and transports the particles between the particle emission sample and the entrance of the measurement region, the lens system comprising a substantially straight optical Having an axis (13), the spectrometer further comprising:
The particle beam is configured to be deflected in at least one coordinate direction (x, y) perpendicular to the optical axis (13) of the lens system before the particle beam enters the measurement region (M). A deflector configuration (14a, 14b) in the lens;
A detector configuration (9) for detecting the position of the charged particles in the measurement region;
The detector arrangement (9) is configured to determine the position of the charged particle in two dimensions, one of which is an indicator of the energy of the particle, one of which is the starting direction of the particle or It becomes an index of the starting position,
At least a first mechanism (26; 26 ′; 26 ″) at least a portion of the lens (12) with at least a first coordinate direction relative to an axis between a sample spot and the inlet of the analyzer. Is configured to be displaced in synchronization with the deflection of the particle beam,
The lens is suspended at a multi-directional pivot point at the end of the lens adjacent to the entrance of the measurement area, so that the lens is in the coordinate direction (x, y) around the pivot point. Can be tilted,
The spectroscope , wherein the mechanism for moving at least the entrance region of the lens system (12) is a tilting mechanism .
前記レンズを傾動させるための前記機構は、モータと、前記モータに接続されたアクチュエータロッドと、前記レンズが前記傾動機構(26;26’;26’’)との接触を保つように配置されるばね負荷式デバイス(35、36、37、38)とを備える、請求項に記載の分光器。 The mechanism for tilting the lens includes a motor, an actuator rod connected to said motor, said lens is the tilting mechanism is arranged so as to keep in touch with (26; '26''26) Spectrometer according to claim 1 , comprising a spring-loaded device (35, 36, 37, 38). 前記第1の傾動機構(26、26’)と直角に配置され、前記レンズを第2の座標方向(x、y)に前記粒子ビームの偏向と同期して傾けるように構成されるさらなる傾動機構(26’’)を備え、
前記ばね負荷式デバイス(35)は、前記第1および第2の傾動機構に対して対称的に対向し、135°の角度距離で配置される、請求項2に記載の分光器。
A further tilting mechanism arranged perpendicular to the first tilting mechanism (26, 26 ') and configured to tilt the lens in a second coordinate direction (x, y) in synchronism with the deflection of the particle beam. (26 ″)
The spectroscope according to claim 2, wherein the spring loaded device (35) is symmetrically opposed to the first and second tilting mechanisms and is arranged at an angular distance of 135 ° .
メモリからデータを取り出すように構成されるプロセッサ(P)を備える制御ユニット(CU)をさらに備え、
前記データは、デフレクタへの電圧設定を行い、前記電圧設定に同期して前記傾動機構においてモータを作動させるための、アナログ信号に変換される、請求項1〜請求項のいずれか1項に記載の分光器。
A control unit (CU) comprising a processor (P) configured to retrieve data from the memory;
The data performs voltage setting to the deflector, for operating the motor in the tilting mechanism in synchronization with the voltage setting, is converted into an analog signal, to any one of claims 1 to 3 The spectroscope described.
前記データは、テーブル(DTab(8)、MTab)として提供され、テーブルの1つの組は、前記デフレクタ構成内の各デフレクタプレート(1〜8)用であり、1つのテーブルは、前記モータ用であり、特定の電圧設定は、前記レンズの特定の傾動を提供するために、特定のモータ設定と相関する、請求項に記載の分光器。 The data is provided as tables (DTab (8), MTab), one set of tables is for each deflector plate (1-8) in the deflector configuration, and one table is for the motor. The spectroscope of claim 4 , wherein a specific voltage setting is correlated with a specific motor setting to provide a specific tilt of the lens. 粒子放出サンプル(10)を分析するための半球分析デバイス型の荷電粒子分光器であって、前記分光器は、
前記粒子が測定領域(M)に入ることを可能にする入口を有する測定領域(M)と、
前記荷電粒子の粒子ビームを形成し、前記粒子を前記粒子放出サンプルと前記測定領域の前記入口との間で輸送するレンズシステム(12)とを備え、前記レンズシステムは、実質的に真直の光学軸(13)を有し、前記分光器はさらに、
前記粒子ビームが前記測定領域(M)へと入る前に、前記粒子ビームを前記レンズシステムの前記光学軸(13)に垂直な少なくとも1つの座標方向(x、y)に偏向するように構成される、前記レンズ内のデフレクタ構成(14a、14b)と、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するための検出器構成(9)とを備え、
前記検出器構成(9)は、二次元での前記荷電粒子の位置を決定するように構成され、その1つは、前記粒子のエネルギの指標となり、その1つは、前記粒子の開始方向または開始位置の指標となり、
少なくとも第1の機構(26;26’;26’’)は、少なくとも前記レンズ(12)の一部を、サンプルスポットと分析器の前記入口との間の軸に対して少なくとも第1の座標方向に前記粒子ビームの偏向と同期して変位させるように構成され、
少なくとも前記レンズ(12)の一部を前記サンプルスポットと前記分析器入口との間の前記軸に対して少なくとも第1の座標方向に動かすための前記機構は、前記レンズ(12)を前記座標方向(x、y)に屈曲させる機構である、分光器。
A hemispherical analytical device type charged particle spectrometer for analyzing a particle emission sample (10), the spectrometer comprising:
A measurement region (M) having an inlet that allows the particles to enter the measurement region (M);
A lens system (12) that forms a particle beam of the charged particles and transports the particles between the particle emission sample and the entrance of the measurement region, the lens system comprising a substantially straight optical Having an axis (13), the spectrometer further comprising:
The particle beam is configured to be deflected in at least one coordinate direction (x, y) perpendicular to the optical axis (13) of the lens system before the particle beam enters the measurement region (M). A deflector configuration (14a, 14b) in the lens;
A detector configuration (9) for detecting the position of the charged particles in the measurement region;
The detector arrangement (9) is configured to determine the position of the charged particle in two dimensions, one of which is an indicator of the energy of the particle, one of which is the starting direction of the particle or It becomes an index of the starting position,
At least a first mechanism (26; 26 ′; 26 ″) at least a portion of the lens (12) with at least a first coordinate direction relative to an axis between a sample spot and the inlet of the analyzer. Is configured to be displaced in synchronization with the deflection of the particle beam,
The mechanism for moving at least a portion of the lens (12) in at least a first coordinate direction relative to the axis between the sample spot and the analyzer inlet comprises moving the lens (12) in the coordinate direction. A spectroscope which is a mechanism for bending to (x, y).
前記機構は、前記アクチュエータロッド(27’)を前記レンズ本体に接続するボールジョイント(29)を備える、請求項に記載の分光器。 The spectroscope according to claim 2 , wherein the mechanism comprises a ball joint (29) connecting the actuator rod (27 ') to the lens body. 粒子放出サンプル(10)から放出される荷電粒子に関する少なくとも1つのパラメータを決定するための方法であって、
実質的に真直の光学軸(13)を有するレンズシステム(12)によって、前記荷電粒子の粒子ビームを形成し、前記粒子を前記粒子放出サンプル(10)と測定領域(3)の入口(8)との間で輸送するステップと、
前記粒子ビームが前記測定領域に入る前に、前記粒子ビームを前記レンズシステムの前記光学軸に垂直な少なくとも第1の座標方向(x、y)に偏向するステップと、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するステップとを備え、前記位置は、前記少なくとも1つのパラメータの指標となり、
前記荷電粒子の位置を前記検出するステップは、二次元での位置の検出を伴い、その1つは、前記粒子のエネルギの指標となり、その1つは、前記粒子の開始方向または開始位置の指標となり、前記方法はさらに、
少なくとも前記レンズ(12)の一部をサンプルスポットと分析器の前記入口との間の軸に対して前記座標方向に前記粒子ビームの前記偏向に同期して変位させるステップを備え、これにより前記荷電粒子の軌跡が前記測定領域に入り、
前記レンズは、前記測定領域の前記入口に隣接する前記レンズの端部で多方向のピボットポイントにおいて吊るされ、
前記レンズを前記座標方向(x、y)に傾動させるステップを備える、方法。
A method for determining at least one parameter for charged particles emitted from a particle emission sample (10) comprising:
A lens system (12) having a substantially straight optical axis (13) forms a particle beam of the charged particles, the particles being emitted from the particle emission sample (10) and the entrance (8) of the measurement region (3). Transporting between and
Deflecting the particle beam in at least a first coordinate direction (x, y) perpendicular to the optical axis of the lens system before the particle beam enters the measurement region;
Detecting the position of the charged particles in the measurement region, the position being an indicator of the at least one parameter;
The step of detecting the position of the charged particle involves detecting the position in two dimensions, one of which is an index of the energy of the particle, one of which is an index of the start direction or start position of the particle. And the method further includes
Displacing at least a part of the lens (12) in the coordinate direction relative to the axis between the sample spot and the inlet of the analyzer in synchronism with the deflection of the particle beam, whereby the charging Ri trajectories of the particles entering the measuring region,
The lens is suspended at a multidirectional pivot point at the end of the lens adjacent to the entrance of the measurement area;
Tilting the lens in the coordinate direction (x, y) .
前記変位させるステップは、漸増的である、請求項に記載の方法。 The method of claim 8 , wherein the displacing step is incremental. 粒子放出サンプル(10)から放出される荷電粒子に関する少なくとも1つのパラメータを決定するための方法であって、
実質的に真直の光学軸(13)を有するレンズシステム(12)によって、前記荷電粒子の粒子ビームを形成し、前記粒子を前記粒子放出サンプル(10)と測定領域(3)の入口(8)との間で輸送するステップと、
前記粒子ビームが前記測定領域に入る前に、前記粒子ビームを前記レンズシステムの前記光学軸に垂直な少なくとも第1の座標方向(x、y)に偏向するステップと、
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するステップとを備え、前記位置は、前記少なくとも1つのパラメータの指標となり、
前記荷電粒子の位置を前記検出するステップは、二次元での位置の検出を伴い、その1つは、前記粒子のエネルギの指標となり、その1つは、前記粒子の開始方向または開始位置の指標となり、前記方法はさらに、
少なくとも前記レンズ(12)の一部をサンプルスポットと分析器の前記入口との間の軸に対して前記座標方向に前記粒子ビームの前記偏向に同期して変位させるステップを備え、これにより前記荷電粒子の軌跡が前記測定領域に入り、
前記レンズは、ある点で屈曲されることにより、前記変位が行われる、方法。
A method for determining at least one parameter for charged particles emitted from a particle emission sample (10) comprising:
A lens system (12) having a substantially straight optical axis (13) forms a particle beam of the charged particles, the particles being emitted from the particle emission sample (10) and the entrance (8) of the measurement region (3). Transporting between and
Deflecting the particle beam in at least a first coordinate direction (x, y) perpendicular to the optical axis of the lens system before the particle beam enters the measurement region;
Detecting the position of the charged particles in the measurement region, the position being an indicator of the at least one parameter;
The step of detecting the position of the charged particle involves detecting the position in two dimensions, one of which is an index of the energy of the particle, one of which is an index of the start direction or start position of the particle. And the method further includes
Displacing at least a part of the lens (12) in the coordinate direction relative to the axis between the sample spot and the inlet of the analyzer in synchronism with the deflection of the particle beam, whereby the charging Particle trajectory enters the measurement area,
The method wherein the lens is bent at a point to effect the displacement .
粒子放出サンプルを分析するための半球分析デバイス型の荷電粒子分光器であって、A hemispherical analytical device type charged particle spectrometer for analyzing particle emission samples,
前記荷電粒子分光器は、The charged particle spectrometer is
前記粒子放出サンプルから放出され、かつ粒子ビームを構成する荷電粒子が入る入口を有する測定領域と、A measurement region having an entrance into which charged particles emitted from the particle emission sample and constituting a particle beam enter;
前記荷電粒子を前記粒子放出サンプルと前記測定領域の前記入口との間で輸送し、かつ実質的に真直の光学軸を有するレンズと、A lens that transports the charged particles between the particle emission sample and the inlet of the measurement region and having a substantially straight optical axis;
前記レンズ内に配置され、かつ前記粒子ビームが前記測定領域へと入る前に前記粒子ビームを少なくとも前記レンズの前記光学軸に垂直な第1の座標方向に偏向するデフレクタ構成と、A deflector arrangement disposed within the lens and deflecting the particle beam in at least a first coordinate direction perpendicular to the optical axis of the lens before the particle beam enters the measurement region;
前記測定領域内の前記荷電粒子の位置を検出するための検出器構成と、A detector configuration for detecting the position of the charged particles in the measurement region;
少なくとも前記レンズの一部を、サンプルスポットと前記荷電粒子分光器の入口との間の軸に対して少なくとも前記第1の座標方向に前記粒子ビームの偏向と同期して変位させるように構成される機構とを備え、At least a portion of the lens is configured to be displaced in synchronism with deflection of the particle beam in at least the first coordinate direction relative to an axis between a sample spot and the entrance of the charged particle spectrometer. With a mechanism,
前記検出器構成は、二次元での前記荷電粒子の位置を決定するように構成され、The detector configuration is configured to determine a position of the charged particle in two dimensions;
二次元での前記荷電粒子の位置の一方は、前記荷電粒子のエネルギの指標となり、One of the positions of the charged particles in two dimensions is an indicator of the energy of the charged particles,
二次元での前記荷電粒子の位置の他方は、前記荷電粒子の開始方向又は開始位置の指標となり、The other of the positions of the charged particles in two dimensions is an indicator of the starting direction or starting position of the charged particles,
前記レンズは、前記測定領域の前記入口に隣接する前記レンズの端部で多方向のピボットポイントにおいて吊るされることにより、前記ピボットポイントの周りで前記第1の座標方向に傾けられるように構成され、The lens is configured to be tilted in the first coordinate direction about the pivot point by being suspended at a multi-directional pivot point at an end of the lens adjacent to the entrance of the measurement region;
前記機構は、前記レンズの入口領域を動かすための第1の傾動機構を含む、荷電粒子分光器。The mechanism includes a charged particle spectrometer including a first tilting mechanism for moving an entrance region of the lens.
前記機構は、モータと、前記モータに接続されたアクチュエータロッドと、前記レンズが前記第1の傾動機構との接触を保つように配置されるばね負荷式デバイスとをさらに含む、請求項11に記載の荷電粒子分光器。12. The mechanism of claim 11, further comprising a motor, an actuator rod connected to the motor, and a spring loaded device arranged such that the lens remains in contact with the first tilting mechanism. Charged particle spectrometer. 前記機構は、前記第1の傾動機構と直角に配置され、かつ前記レンズを第2の座標方向に前記粒子ビームの偏向と同期して傾ける第2の傾動機構をさらに含む、請求項12に記載の荷電粒子分光器。13. The mechanism of claim 12, further comprising a second tilting mechanism disposed at a right angle to the first tilting mechanism and tilting the lens in a second coordinate direction in synchronism with deflection of the particle beam. Charged particle spectrometer.
JP2016235046A 2016-05-27 2016-12-02 Electron spectrometer Active JP6173552B1 (en)

Applications Claiming Priority (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SE1650735 2016-05-27
SE1650735-2 2016-05-27
SE1650967A SE539849C2 (en) 2016-05-27 2016-07-01 Electron spectrometer with a displaceable lens
SE1650967-1 2016-07-01
SE1651497 2016-11-17
SE1651497-8 2016-11-17

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017131083A Division JP2017224609A (en) 2016-05-27 2017-07-04 Electron spectrometer

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP6173552B1 true JP6173552B1 (en) 2017-08-02
JP2017212193A JP2017212193A (en) 2017-11-30

Family

ID=59505930

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2016235046A Active JP6173552B1 (en) 2016-05-27 2016-12-02 Electron spectrometer

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6173552B1 (en)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5237445U (en) * 1975-09-09 1977-03-16
JPS5410842Y1 (en) * 1968-07-16 1979-05-17
JPS6185055U (en) * 1984-11-09 1986-06-04
JPS6298544A (en) * 1985-10-25 1987-05-08 Hitachi Ltd Charged particle ray device
US6194730B1 (en) * 1997-11-05 2001-02-27 Ims-Ionen Mikrofabrikations Systeme Gmbh Electrostatic lens
JP2015511055A (en) * 2012-03-06 2015-04-13 ヴィゲー・シエンタ・アーベー Analytical equipment for particle spectrometer

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5410842Y1 (en) * 1968-07-16 1979-05-17
JPS5237445U (en) * 1975-09-09 1977-03-16
JPS6185055U (en) * 1984-11-09 1986-06-04
JPS6298544A (en) * 1985-10-25 1987-05-08 Hitachi Ltd Charged particle ray device
US6194730B1 (en) * 1997-11-05 2001-02-27 Ims-Ionen Mikrofabrikations Systeme Gmbh Electrostatic lens
JP2015511055A (en) * 2012-03-06 2015-04-13 ヴィゲー・シエンタ・アーベー Analytical equipment for particle spectrometer

Also Published As

Publication number Publication date
JP2017212193A (en) 2017-11-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6301269B2 (en) Analytical equipment for particle spectrometer
JP5927380B2 (en) TEM flake, manufacturing process thereof, and apparatus for executing the process
KR101556236B1 (en) electron beam device with dispersion compensation, and method of operating same
US8957392B2 (en) Mass spectrometer
US11328918B2 (en) Device and method for electron transfer from a sample to an energy analyzer and electron spectrometer device
JP7437501B2 (en) charged particle imaging system
CN110189974A (en) It operates the method for particle radiation equipment and executes the particle radiation equipment of this method
US20230207251A1 (en) Multiple particle beam system with a contrast correction lens system
US9997346B1 (en) Electron spectrometer
US7928403B2 (en) Multiple lens assembly and charged particle beam device comprising the same
JP3231516B2 (en) Electron beam micro analyzer
KR101725506B1 (en) Scanning electron microscopy capable of observing optical image of sample
JP6173552B1 (en) Electron spectrometer
JP2017224609A (en) Electron spectrometer
JP2007504606A (en) Particle optics device
JP4783338B2 (en) Charged particle beam apparatus and method for inspecting a sample
SE539849C2 (en) Electron spectrometer with a displaceable lens
JP2009081080A (en) Eucentric test-piece holder in charged particle beam device
JP2017216115A5 (en)
KR101954328B1 (en) High-resolution scanning electron microscope
KR101839693B1 (en) Alignment device and method of charged particle beam source module using image information
JP3544865B2 (en) Substrate inspection apparatus, substrate inspection system including the same, and method of controlling substrate inspection apparatus
JP5530811B2 (en) Scanning electron microscope
JP2007225407A (en) Electronic spectroscopic device

Legal Events

Date Code Title Description
A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170516

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170523

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170605

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170620

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6173552

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250